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                       模具設計可視化信息查詢(xún)系統設計

                   東南大學(xué)機械系 (江蘇南京 210096) 汪列隆

    可視化查詢(xún)模塊是模具設計CAD信息集成系統的主要組成模塊之一,是實(shí)現模具協(xié)同開(kāi)發(fā)設計的基礎。
利用可視化信息查詢(xún)系統,一方面,可以使設計人員在新模具開(kāi)發(fā)時(shí)查看原型模具相關(guān)部件的尺寸參數和性能,以便確定一致合理的模型特性,提高開(kāi)發(fā)效率;另一方面,可以讓用戶(hù)通過(guò)觀(guān)察模具零件圖的方式來(lái)查詢(xún)所需產(chǎn)品信息,方便用戶(hù)的查詢(xún)工作。本文建立了基于VRML的三層構架的信息查詢(xún)模型,并采用了基于觸摸傳感器技術(shù)實(shí)現信息查詢(xún)。
 1.可視化查詢(xún)模塊結構
    模具開(kāi)發(fā)可視化查詢(xún)模塊包括兩個(gè)子模塊,即顯示模塊和查詢(xún)模塊。其結構如圖1所示。
            

    顯示模塊是查詢(xún)模塊與用戶(hù)間的接口,它包括顯示模具零件爆炸圖、熱區定義與管理和用戶(hù)事件響應等三個(gè)部分。其中顯示模具零件爆炸圖是通過(guò)定義的URL地址從網(wǎng)絡(luò )中把定義的模具零件爆炸圖下載至用戶(hù)瀏覽器中并顯示在用戶(hù)界面上;?熱區定義與管理是把用戶(hù)定義好的熱點(diǎn)區域坐標與模具零件爆炸圖之間對應起來(lái),?并對用戶(hù)在這些熱點(diǎn)區域中的一些事件作出響應;用戶(hù)事件響應是對用戶(hù)在圖中熱點(diǎn)區域按下鼠標左鍵后根據預先定義的響應過(guò)程發(fā)出消息到查詢(xún)模塊或顯示相關(guān)的子圖。
    查詢(xún)模塊包括消息接收、數據查詢(xún)和查詢(xún)結果顯示三個(gè)部分。消息接收是用于接收由顯示模塊發(fā)出的查詢(xún)消息并根據此消息調用數據查詢(xún)模塊。數據查詢(xún)是根據消息接收模塊傳過(guò)來(lái)的各類(lèi)查詢(xún)指令對存儲在數據庫中的信息進(jìn)行查詢(xún),并把查詢(xún)結果傳送給查詢(xún)結果顯示模塊。查詢(xún)結果顯示是用來(lái)顯示查詢(xún)數據庫后得到的各類(lèi)結果并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送各類(lèi)數據。
 2.軟件環(huán)境
  (1)數據庫的連接方式的選擇
    模具開(kāi)發(fā)的數據信息都存儲在數據庫中,將WEB與數據庫系統結合起來(lái),形成集數據管理、分布式網(wǎng)絡(luò )功能和支持超文本、超媒體于一體的,具有實(shí)時(shí)性和交互性的分布式信息系統,是信息查詢(xún)系統的核心。通過(guò)比較各種數據庫集成方式,本查詢(xún)系統選用JDBC方式的連接技術(shù)。
  (2)數據庫管理系統選擇
    目前,商品化的數據庫管理系統以關(guān)系型數據庫為主導產(chǎn)品,技術(shù)比較成熟。面向對象的數據庫管理系統雖然技術(shù)先進(jìn),易于開(kāi)發(fā)、維護,但尚未有成熟的產(chǎn)品。國際上主導的關(guān)系型數據庫管理系統有ORACLE、DB2、SYBASE、INFORMIX和SQL SERVER等。這些數據庫管理系統在對大型數據庫以及分布式應用和并行計算等方面都提供了強有力
的支持。在本系統開(kāi)發(fā)中,采用0RACLE8i(8.1.5版)作為本系統的數據庫管理系統,因為它具有:高可靠性、完善的備份和恢復機制、支持所有WEB數據類(lèi)型、可為內部實(shí)例通信提供了新的機制。
 3.三維可視化信息查詢(xún)系統模型
  (1)VRML與APPLET的通信機制
    對于原先的嵌入到IE瀏覽器的Java Applet,它在與瀏覽器聯(lián)系時(shí)是通過(guò)JVM(Java?Virtual?Machine)機制來(lái)進(jìn)行通信,即網(wǎng)頁(yè)通過(guò)APPLET標設引人APPLET程序,網(wǎng)頁(yè)運行時(shí),APPLET代碼自動(dòng)下載,在JVM中通過(guò)字節碼檢驗器檢驗執行。而可視化虛擬環(huán)境是在VRML瀏覽器中才可以運行的,簡(jiǎn)單的三維場(chǎng)景不能集成利用原來(lái)的PDM系統功能,而且無(wú)法滿(mǎn)足協(xié)同設計系統的功能要求,如模型的精確控制和響應。因此,實(shí)現APPLET與VRML環(huán)境的交互通信建立的通信機制?如圖2所示。
                  

    在VRML場(chǎng)景中的信息響應由VRML瀏覽器來(lái)感應,VRML瀏覽器集成在WEB頁(yè)面中。因為WEB瀏覽器的解析中包含了VRML類(lèi)庫,所以WEB瀏覽器可以響應VRML產(chǎn)生的消息,而WEB瀏覽器本身插入了JVM,使得VRML場(chǎng)景和APPLET在WEB頁(yè)面下可實(shí)現通信。
  (2)可視化查詢(xún)模型的體系結構基于接觸傳感器(TouchSensor)技術(shù)建立的可視化信息查詢(xún)系統體系結構如圖3所示。
              

    在信息查詢(xún)體系中,把三維場(chǎng)景需查詢(xún)的部件都定義了接觸傳感器節點(diǎn),當接觸傳感器感知實(shí)體被觸發(fā),它將產(chǎn)生一個(gè)事件,通過(guò)WEB頁(yè)面通知服務(wù)器進(jìn)行查詢(xún),服務(wù)方以JDBC方式查詢(xún)底層數據庫系統,數據庫管理系統搜尋到所需信息通過(guò)服務(wù)器將信息返回并顯示到客戶(hù)的APPLET界面上。
  (3)可視化查詢(xún)模型的軟件實(shí)現?系統是建立在HTTP協(xié)議和VSCP(Virtual?Society?Communication?Protol虛擬社會(huì )協(xié)議)基礎上的。VSCP規定了作為整個(gè)場(chǎng)景數據的傳送方式,為正確地在分布環(huán)境里顯示三維場(chǎng)景提供了可能;VSCP對虛擬社會(huì )中替身的大小也作出了規定,以便在不同大小的場(chǎng)合作出正確的替身選擇;VSCP還對如何描述實(shí)體外形與行為的方式進(jìn)行了具體的規定,以便用戶(hù)可以正確定義所要的實(shí)體。
   在虛擬空間中,如果要實(shí)現交互性,必須給每個(gè)部件附帶一個(gè)傳感器,該傳感器使用一個(gè)定點(diǎn)設備(如鼠標)來(lái)感知觀(guān)察者的動(dòng)作,當觀(guān)察者點(diǎn)擊到一個(gè)附帶有傳感器的部件時(shí),傳感器就將輸出一個(gè)事件,這個(gè)事件被路由到其他的節點(diǎn)來(lái)開(kāi)始下一個(gè)動(dòng)作。在VRML中有很多傳感器,由于本查詢(xún)系統要實(shí)現的是部件的信息查詢(xún),所以把要查詢(xún)的部件都定義了TouchSensor。
    TouchSensor創(chuàng )建了一個(gè)檢測觀(guān)察者動(dòng)作和轉換它們?yōu)檫m當輸出以觸發(fā)動(dòng)畫(huà)的傳感器。Touchsensor可以是任何組節點(diǎn)的子節點(diǎn),并且它感知觀(guān)察者對這個(gè)組及它的子節點(diǎn)中部件的動(dòng)作。當定點(diǎn)設備的移動(dòng)在可感知部件上時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)輸出。對于觀(guān)察者來(lái)說(shuō),可感知部件好像是一個(gè)三維用戶(hù)界面上的按鍵。接觸這個(gè)按鍵,部件就可以產(chǎn)生一個(gè)輸出來(lái)驅動(dòng)一個(gè)動(dòng)作。
    TouchSensor中有很多可見(jiàn)域,在信息查詢(xún)功能中常用的是enabled、isOver和isActive域。
    可見(jiàn)域enabled用來(lái)指定傳感器是否打開(kāi)。如果域值是true,那么傳感器打開(kāi)并且產(chǎn)生輸出。如果域值是false,傳感器是關(guān)閉的,并且沒(méi)有輸出產(chǎn)生。除非它們產(chǎn)生對改變可見(jiàn)域的響應。域值默認值是true。
    當觀(guān)察者用TouchSensor節點(diǎn)在一個(gè)可感知部件上移動(dòng)光標時(shí),傳感器節點(diǎn)就通過(guò)isOver eventOUT輸出true值。當觀(guān)察者將光標離開(kāi)可感知部件時(shí),就用is0ver?eventOut輸出一個(gè)false值。當光標在一個(gè)可感知部件上,觀(guān)察者按下定點(diǎn)設備的按鍵,傳感器節點(diǎn)使用isActive eventOut事件輸出ture,觀(guān)察者放開(kāi)定點(diǎn)設備的按鍵,傳感器節點(diǎn)使用isActive的eventOut事件輸出false。當定點(diǎn)設備的按鍵按在一個(gè)可感知部件上時(shí),isActive eventOut事件輸出true,傳感器獲得對定點(diǎn)設備的轉有使用,直到觀(guān)察者放開(kāi)對定點(diǎn)設備,isActive?eventOut事件輸出Flase,在這個(gè)使用過(guò)程中,虛擬空間中其他定點(diǎn)設備傳感器不能被激活。
 4.結論
    實(shí)現模具開(kāi)發(fā)三維動(dòng)態(tài)可視化查詢(xún),可以大大提高網(wǎng)絡(luò )化模具快速響應設計的效率,特別在那些要求高級模具三維圖形能力的地方。利用VRML語(yǔ)言,發(fā)揮它易于動(dòng)態(tài)三維多視場(chǎng)網(wǎng)上傳輸的優(yōu)勢,實(shí)現大范圍和跨平臺的異地協(xié)同網(wǎng)絡(luò )可視化虛擬模具開(kāi)發(fā)和設計。

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